ES2341332T3 - Luminaria que proporciona un haz de salida con una distribucion fotometrica controlable. - Google Patents

Abstract

Luminaria que comprende un sistema óptico (OPT) y una pluralidad de fuentes de luz (FUE) dispuestas de manera fija en una pluralidad de posiciones y que comprenden al menos un diodo electroluminiscente, estando enfocadas dichas fuentes de luz (FUE) por uno y el mismo sistema óptico (OPT) que proporciona un enfoque a haces de distinta distribución fotométrica para cada una de las fuentes de luz (FUE) y estando dicho sistema óptico (OPT) en una posición fija con respecto a dicha pluralidad de fuentes de luz y caracterizada porque dicho sistema óptico (OPT) comprende al menos una superficie conformada como parte de un cilindro (CIL), y porque la pluralidad de fuentes de luz está ubicada en un círculo (CIR) que es concéntrico con el cilindro (CIL) mientras que dicha luminaria comprende medios electrónicos diseñados para controlar las fuentes de luz y que pueden controlar las intensidades de dichas fuentes de luz de manera independiente entre sí y en función de sus respectivas posiciones respecto a dicho sistema óptico para obtener un haz de salida con una distribución fotométrica que es controlable en el tiempo y en el espacio en la salida de dicho sistema óptico.

Description

Luminaria que proporciona un haz de salida con una distribución fotométrica controlable.

La invención se refiere a una luminaria que comprende una pluralidad de fuentes dispuestas de manera fija en una pluralidad de posiciones y que comprenden al menos un diodo electroluminiscente. La invención también se refiere a luminarias para iluminación y luminancia.

Este tipo de luminaria se conoce de la solicitud de patente WO 99/30537. En este documento, la luz emitida por la pluralidad de fuentes que comprenden al menos un diodo electroluminiscente se enfoca a un haz de salida mediante un sistema óptico. Dicho sistema óptico es móvil y por tanto hace posible modificar la distribución fotométrica del haz de salida. También se presentan medios para modificar el color de la luz emitida, medios que están formados por un control separado de diodos de diferentes colores. Además, la solicitud de patente US 2001/0 019 486 A1 muestra un dispositivo de iluminación que tiene un haz de luz variable.

La invención se basa en las siguientes consideraciones.

En la técnica anterior, la modificación del haz de salida en cuanto a su distribución fotométrica se genera mediante un movimiento físico de piezas mecánicas. El uso de este tipo de movimiento implica el uso de medios mecánicos y energéticos para activar dicho sistema óptico. La modificación de la distribución fotométrica es posible en una única dirección adyacente al eje de la luminaria en el citado documento, a menos que la luminaria se desplace en su totalidad. Esto limita considerablemente las posibilidades de aplicación de este tipo de luminaria. Además, la duración de los movimientos mecánicos no proporciona una orientación prácticamente instantánea del haz. Esto de nuevo reduce el campo de aplicación de la luminaria. El color del haz centrado en el eje de la luminaria se controla porque grupos de diodos, es decir, fuentes de luz, de tres colores diferentes se controlan de manera independiente.

Un objeto de la invención es la obtención de un haz de distribución fotométrica controlable con un alto grado de flexibilidad y una alta velocidad sin el uso de medios mecánicos para desplazar piezas, mientras que se conservan todavía las ventajas ofrecidas por el uso de diodos electroluminiscentes.

Para este fin, una luminaria tal como se describe en el párrafo inicial, según la invención, está caracterizada porque dichas fuentes están enfocadas por uno y el mismo sistema óptico que está en una posición fija con respecto a dicha pluralidad de fuentes, mientras que dicha luminaria comprende medios electrónicos diseñados para controlar las fuentes y que pueden controlar las intensidades de dichas fuentes de manera independiente entre sí y en función de sus respectivas posiciones respecto a dicho sistema óptico para obtener un haz de salida con una distribución fotométrica que es controlable en el tiempo y en el espacio en la salida de dicho sistema óptico. Las posiciones de las fuentes son tales que los medios de control pueden modificar la distribución fotométrica del haz controlando exclusivamente los diodos individuales de manera independiente.

En una realización ventajosa, dichas fuentes están dotadas de medios para cambiar sus colores, y los medios para activar las fuentes comprenden medios para controlar los colores de dichas fuentes.

En un ejemplo dicho sistema óptico comprende al menos una superficie conformada como parte de una esfera.

En una realización de la invención, dicho sistema óptico comprende al menos una superficie conformada como parte de un cilindro.

En una aplicación ventajosa de la invención, la distribución fotométrica del haz de salida tiene al menos dos máximos de diferentes colores.

La invención se entenderá mejor a la luz de la siguiente descripción de unas cuantas realizaciones, que se facilita a modo de ejemplo y con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 es un diagrama de una luminaria según la invención,

la figura 2 muestra un diodo tal como puede implementarse de manera ventajosa en una luminaria según la invención,

la figura 3a es un ejemplo de vista en perspectiva esquemática de una luminaria,

las figuras 3b y 3c ilustran la creación de haces de salida con distribución fotométrica variable,

la figura 4a es un alzado frontal esquemático de una luminaria en una realización de la invención,

la figura 4b ilustra la distribución fotométrica del haz de salida en una sección transversal de una luminaria según la realización de la figura 4a,

la figura 5 ilustra una primera aplicación práctica de una luminaria según la realización de la figura 4a, y

la figura 6 ilustra una segunda aplicación práctica de una luminaria según la realización de la figura 4a.

La siguiente descripción se facilita para permitir a los expertos en la técnica realizar y utilizar la invención. Esta descripción se facilita en el contexto de la solicitud de patente y sus requisitos. Diversas alternativas a la realización preferida serán evidentes para los expertos en la técnica.

Las siguientes observaciones se refieren a los símbolos de referencia. Componentes similares se indican con letras idénticas en todas las figuras. Varios componentes similares pueden estar presentes en una y la misma figura. En ese caso se añadirá un número o un sufijo a la letra de referencia para distinguir entre los componentes similares. El número o el sufijo puede omitirse por motivos de comodidad. Esto se refiere tanto a la descripción como a las reivindica-
ciones.

La figura 1 es un diagrama de una luminaria según la invención. Este tipo de luminaria comprende una pluralidad de fuentes FUE situadas de manera fija en una pluralidad de posiciones y que comprenden al menos un diodo electroluminiscente. Según la invención, dichas fuentes se enfocan mediante uno y el mismo sistema óptico OPT que está en una posición fija con respecto a la pluralidad de fuentes FUE. Dicha luminaria comprende medios de control electrónicos CTR para las fuentes que pueden controlar la intensidad de emisión de dichas fuentes de manera independiente entre sí en función de sus posiciones respectivas respecto a dicho sistema óptico OPT, para obtener un haz de salida HAZ con una distribución fotométrica que es controlable en el tiempo y en el espacio en la salida de dicho sistema óptico OPT. El control de la intensidad luminosa para cada uno de los diodos hace posible controlar la intensidad y la dirección del haz de salida.

La figura 2 muestra un ejemplo de una fuente FUE que puede implementarse de manera ventajosa en una luminaria según la invención. Esta fuente FUE comprende medios para cambiar el color. Esta realización ventajosa no es restrictiva: pueden implementarse diodos de un único color o varios grupos de diodos de diferentes colores en una luminaria según la invención. Por tanto, esta fuente SCE es, por ejemplo, un diodo electroluminiscente que comprende tres elementos de código dentro de una carcasa. Cada uno de dichos elementos de código emite en un color primario dado: rojo, verde y azul. En el presente ejemplo, los elementos R, G y B de conexión están cada uno conectado a un cátodo dentro de uno de los elementos de código, llevándose dicho cátodo a un determinado potencial para hacer que el elemento de código correspondiente emita en uno de los colores rojo, verde, azul. El elemento P de conexión está conectado a un ánodo que es común a todos los elementos de código. Cada uno de estos elementos de código se controla independientemente para hacer que la luz emitida por el diodo adopte cualquier color posible a través de la combinación de los colores. Los medios de control electrónico CTR comprenden entonces medios para controlar los colores de las fuentes. Estos medios electrónicos controlan una intensidad luminosa para cada uno de los elementos de código R, G, B. Por tanto, cada fuente puede adoptar cualquiera de los colores posibles, incluyendo el blanco. El control electrónico casi inmediato de los diodos hace posible obtener cambios en el color y la temperatura de color que son casi instantáneos. El control electrónico está formado, por ejemplo, por un dispositivo denominado Xitanium controlador de potencia de LED atenuable de 25 W de la empresa Philips. Este dispositivo de control electrónico puede controlar las intensidades de los tres canales independientes de los diodos electroluminiscentes de acuerdo a un escenario deseado. El control de la luminaria de diodo puede utilizar un conjunto de dispositivos de este tipo que tienen el número de canales deseados. El mismo tipo de dispositivo de control electrónico también se usa en el caso de una luminaria que comprende diodos de un único color o grupos de diodos de diferentes colores (que proporcionan también la posibilidad de modificar el color de un haz de salida) porque dicho dispositivo está programado para responder a la demanda de un control independiente de los diodos. Puede usarse como alternativa cualquier dispositivo equivalente que proporcione un control independiente de una pluralidad de elementos electroluminiscentes. La independencia de las acciones de control respecto a los diodos, según la invención, hace posible orientar el haz controlando su distribución fotométrica. Esta orientación también es casi instantánea, una orientación dada que corresponde a la activación de al menos un diodo particular. Cada una de las fuentes contribuye a una parte del haz, parte del haz que será controlable prácticamente de manera instantánea. El haz se modifica de manera prácticamente instantánea sin ruido y sin desgaste de los componentes. Por tanto, el haz de salida puede modificarse localmente en función del nivel luminoso producido por el diodo y en función del color adoptado por cada una de las fuentes. Por tanto el haz puede ser intensivo, extensivo, asimétrico y, por consiguiente, controlable para obtener diversas formas. Por tanto, la invención ofrece posibilidades para conformar el haz de manera prácticamente instantánea y con una flexibilidad muy grande. La independencia del control de los diodos y el carácter puntual de tales fuentes hace posible, por tanto, obtener una gran diversidad de formas según la invención sin generar movimientos mecánicos de componentes. Esta diversidad depende de hecho, según la invención, del número de diodos que pueden activarse. Cuanto mayor sea el número de diodos, mayor es la diversidad. Dado que los diodos electroluminiscentes son fuentes de luz potentes y compactas, el aumento de su número no llevará a un aumento importante del espacio ocupado. El haz de salida puede conformarse de manera precisa gracias a las dimensiones de los diodos. La invención también puede usarse para proyectar gobos. Los gobos se proporcionan como parte del propio sistema óptico o se colocan dentro de la luminaria en una posición fija con respecto al sistema óptico, pero siempre en la trayectoria del haz generado por al menos un diodo dado. Por tanto, una o varias imágenes distintas pueden proyectarse en función de la dirección, correspondiendo cada dirección a al menos un diodo que emite una energía luminosa. Además, el carácter completamente electrónico de los medios de control para las fuentes hace posible realizar servocontroles muy sencillos en función de eventos externos, eventos que pueden medirse en particular mediante sensores.

Las ventajas de la invención respecto a los sistemas de proyección conocidos es la ausencia de movimientos mecánicos, la ausencia de obturadores o diafragmas para cubrir ciertas partes del haz, la ausencia de soportes de filtro y la ausencia de la necesidad de girar la luminaria y por tanto la ausencia de inercia. El tamaño de la luminaria también se reduce en gran medida por el hecho de que no es necesario desplazar ningún componente.

Las figuras 3a, b, c muestran esquemáticamente un ejemplo de una luminaria. El sistema óptico está fabricado de un material transparente. Dicho sistema óptico comprende una superficie en forma de parte de una esfera ESF, una superficie cilíndrica CIL y una superficie plana PLA en una configuración según se muestra en la figura 3. Este sistema óptico puede ser un único cuerpo, tal como una lente, o puede ser un elemento hueco relleno de un material transparente que tenga un índice de refracción más alto que el del aire. El sistema óptico permite enfocar la luz emitida por las fuentes FUE. Este enfoque es diferente dependiendo de la posición de la fuente respecto al sistema
óptico.

Ejemplos de haces obtenidos desde diferentes fuentes se muestran en la figura 3b. Sólo se muestran tres diodos en este caso por motivos de claridad en el dibujo, aunque el número de diodos usados en una luminaria será generalmente del orden de aproximadamente desde diez hasta cien. Los haces individuales generados por cada uno de los tres diodos mostrados se ilustran en diferentes tipos de líneas discontinuas. Es evidente que, con un único diodo emitiendo, el haz de salida así obtenido es ventajosamente intensivo. El carácter intensivo del haz viene dado por la naturaleza del sistema óptico y la posición de la fuente pertinente con respecto a una superficie focal. Por tanto, el ejemplo puede adaptarse para cumplir con un conjunto de condiciones en dependencia de la aplicación prevista y la naturaleza de los haces que ésta requiera. La adaptación a una aplicación dada lleva a una modificación de las propiedades de enfoque del sistema óptico y las posiciones de los diodos con respecto a éste. Según el ejemplo, un único diodo puede producir, por tanto, un haz enfocado en una dirección dada. Las posibles direcciones están limitadas por la estructura del sistema óptico. Un sistema óptico según se muestra en las figuras 3a, b, c, sin embargo, fabricado a partir de un material con un índice de refracción adecuado de aproximadamente 1,5 hace posible una orientación sobre una parte importante del espacio, generalmente un cuarto del espacio. Un sistema óptico biconvexo adecuado (por ejemplo, una esfera) puede proporcionar una orientación de los haces sobre prácticamente toda la mitad del espacio. Un elemento de antirreflexión puede usarse ventajosamente para aumentar el posible intervalo de orientación aún más, añadiendo más diodos en la periferia del sistema óptico. La intensidad y el color del haz pueden variar dependiendo de los controles elegidos para el diodo emisor. Si están emitiendo varios diodos, el haz resultante es extensivo ahora en la medida en que los haces se superponen al menos en una determinada zona geográfica. Este haz extensivo puede controlarse en cuanto a su intensidad y color a través de un control de la intensidad luminosa y el color de cada uno de los diodos implicados en la formación del haz. El ejemplo también hace posible obtener una distribución fotométrica que tenga varios máximos. De hecho, los haces generados por dos diodos distintos pueden estar completamente separados a una determinada distancia. Esto presupone que el haz obtenido a partir de un diodo es suficientemente direccional. Este es el caso cuando, por ejemplo, el diodo está cerca de un punto focal del sistema óptico o en una posición en la que el haz converge en un punto dado. Esta última propiedad de convergencia puede apreciarse particularmente en la iluminación de objetos, por ejemplo, en un museo. En tales aplicaciones, la miniaturización posibilitada por el uso de los diodos es muy ventajosa. La invención además hace posible tener una única salida óptica para iluminaciones a corta distancia. El haz también puede ser dinámico, es decir, responder a instrucciones interactivas.

La figura 3c, a su vez, muestra la distribución fotométrica obtenida a través de la combinación de las intensidades luminosas emitidas por dos diodos. Es evidente que el haz resultante SUM así obtenido es más extensivo que el obtenido a partir de un único diodo.

Por tanto, este ejemplo puede usarse en cualquier aplicación en la que un haz de luz vaya a adoptar direcciones variables en periodos de tiempo cortos. Su uso por tanto está principalmente dirigido a aplicaciones de iluminación.

Las figuras 4a y 4b muestran una realización de la invención. El sistema óptico en este caso tiene dos superficies planas PLA y una superficie cilíndrica CIL. La misma luminaria se muestra esquemáticamente en una sección transversal AA en la figura 4b. Las fuentes FUE están situadas en un círculo CIR que es concéntrico con el cilindro CIL. Los rayos emitidos por cada diodo se enfocan mediante el cilindro CIL. Este enfoque hace posible obtener un haz que es el más direccional puesto que los diodos están colocados más cerca de la superficie focal. Las posiciones de los puntos focales dependen del índice del material a partir del que está fabricado el cilindro. La elección del índice del material usado depende, por tanto, de nuevo de la aplicación prevista.

Las aplicaciones de esta última realización se muestran en las figuras 5 y 6. Un cilindro según se muestra en la figura 4a se coloca verticalmente, por ejemplo, en una calle. Entonces se usa según la figura 5 para orientar a los peatones hacia una ubicación en función del color percibido por éstos. Estas aplicaciones funcionan entonces dependiendo de las propiedades de luminancia a las que se hace que afecte la invención. Entonces M1 ve la luz G emitida por los diodos situados a la derecha en la figura 5. Esta luz se emite (luminancia) y es, por ejemplo, verde. En este caso M1 sabrá que está siguiendo la dirección correcta y caminará hasta llegar a la posición M1'. M2, mirando hacia la luminaria, verá una luz R emitida por los diodos situados a la izquierda en la figura. Esta luz es, por ejemplo, roja. Por tanto, M2 sabrá que la dirección a la que está mirando no es la correcta. Otro cilindro colocado más lejos hacia la derecha de la figura y orientado como el mostrado a su vez le indicará una dirección correcta. El tercer grupo de diodos visto desde el frente emite, por ejemplo, un color B azul que indica una dirección neutra. También pueden colocarse gobos en la superficie cilíndrica delante de cada diodo para ayudar a la comprensión del guiado, por ejemplo, una flecha de izquierda a derecha para la región del haz azul. Un cambio en el guiado, por ejemplo, en caso de una evacuación de emergencia, es prácticamente instantáneo y fácil de controlar.

Otra aplicación mostrada en la figura 6 hace posible mantener a los peatones alejados de una zona protegida o de peligro. Esta aplicación es interesante, por ejemplo, en museos y para mantener a las personas alejadas de un paso dado o un peligro: andén de estación, etc.

En la figura 6, M1 y M2 ven la luz emitida por el diodo con referencia G, es decir, luminancia, que emite un color verde, en este caso. M2 entonces elige quedarse en esta posición autorizada por el color verde, mientras que M1 continúa hasta llegar a una posición M1'. En esta posición, ahora ve la luz emitida por el diodo R, que emite un color rojo, a partir de su luminancia. Esto le indica que no debe pasar de ahí.

Esta luz roja puede cambiarse rápidamente mediante medios electrónicos que controlan el color del diodo, por ejemplo, cuando ha llegado un tren y se invita a los pasajeros a montar. El control electrónico propuesto por la invención hace posible un control sencillo y automático de la luminaria según la invención. Las aplicaciones de seguridad pueden necesitar, además de la implementación de la propia invención, la presencia de medios suplementarios y de mejoras y/o desarrollos relativos entre otros al cumplimiento de reglamentos de seguridad.

Las figuras mostradas indican solamente realizaciones especiales de la invención. Un ejemplo de sistema óptico puede estar formado por una esfera completa o como alternativa por una parte cilíndrica, o por cualquier otra forma que proporcione un enfoque en haces de distinta distribución fotométrica para cada una de las fuentes.

Claims (3)

1. Luminaria que comprende un sistema óptico (OPT) y una pluralidad de fuentes de luz (FUE) dispuestas de manera fija en una pluralidad de posiciones y que comprenden al menos un diodo electroluminiscente, estando enfocadas dichas fuentes de luz (FUE) por uno y el mismo sistema óptico (OPT) que proporciona un enfoque a haces de distinta distribución fotométrica para cada una de las fuentes de luz (FUE) y estando dicho sistema óptico (OPT) en una posición fija con respecto a dicha pluralidad de fuentes de luz y caracterizada porque dicho sistema óptico (OPT) comprende al menos una superficie conformada como parte de un cilindro (CIL), y porque la pluralidad de fuentes de luz está ubicada en un círculo (CIR) que es concéntrico con el cilindro (CIL) mientras que dicha luminaria comprende medios electrónicos diseñados para controlar las fuentes de luz y que pueden controlar las intensidades de dichas fuentes de luz de manera independiente entre sí y en función de sus respectivas posiciones respecto a dicho sistema óptico para obtener un haz de salida con una distribución fotométrica que es controlable en el tiempo y en el espacio en la salida de dicho sistema óptico.

2. Luminaria según la reivindicación 1, caracterizada porque dichas fuentes de luz están dotadas de medios para cambiar sus colores, y los medios para activar las fuentes de luz comprenden medios para controlar los colores de dichas fuentes de luz.

3. Luminaria según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizada porque la distribución fotométrica del haz de salida tiene al menos dos máximos de diferentes colores.